Els paràmetres de rendiment del mòdul de membrana són el tipus d'indicador més fonamental. Els paràmetres comuns inclouen la mida dels porus de la membrana (normalment entre 0,01 i 0,4 μm, pertanyent al nivell de microfiltració/ultrafiltració), el material de la membrana (com ara PVDF, PES, etc.), el flux de membrana (generalment uns 10-30 L/m²·h, depenent de la qualitat de l'aigua i les condicions d'operació) i la taxa de rebuig (la taxa de rebuig dels microorganismes s'aproxima a les 10%). Aquests paràmetres determinen directament la qualitat de l'efluent i la capacitat de tractament del sistema.
Els paràmetres de les condicions de funcionament inclouen el diferencial de pressió transmembrana de funcionament (TMP, normalment en el rang de 0,05-0,3 MPa), la intensitat d'aireació (utilitzada per controlar l'encrassement de la membrana, generalment expressada com a proporció d'aire-a-aigua o velocitat d'aireació), concentració de llots (MLSS normalment pot arribar a 6.000-12,000 mg/12,000 mg/12,000 mg/12,000 mg/L o fins i tot RT més de 20 dies). Aquests paràmetres afecten l'estabilitat del sistema i els nivells de consum d'energia i són punts de control clau per al funcionament i la gestió.
Els paràmetres de disseny d'enginyeria, com ara el temps de retenció hidràulica (HRT), la relació de reflux, la configuració de l'àrea de la membrana i la capacitat de permeat del sistema, són crucials. En enginyeria pràctica, aquests paràmetres s'han de dissenyar de manera integral basant-se en la qualitat de l'aigua d'afluència, l'escala de tractament i els estàndards d'efluents per garantir que el sistema de bioreactor de membrana mantingui una alta eficiència, estabilitat i economia durant el funcionament a llarg termini-.